Pensé que para tener una gran apertura como f/2.2, una gran cantidad de luz debería poder entrar al sensor y para hacerlo, se necesitaba una lente grande.
¿Cómo es posible que en el iPhone 5S, que tiene una lente de cámara tan pequeña, la apertura pueda ser tan amplia?
En primer lugar, la lente del iPhone 5 tiene que ser f/2.2, debido al pequeño tamaño de píxel, los efectos de la difracción que comienzan a aparecer en f/11 en una DSLR, comienzan a aparecer en f/1.45 en una 5.6 mm (diagonal ) sensor!
Pensé que para tener una gran apertura como f/2.2, una gran cantidad de luz debería poder entrar al sensor y para hacerlo, se necesitaba una lente grande.
La cifra f/2.2 en realidad significa una gran cantidad de luz por unidad de área . Dado el diminuto sensor del iPhone 5, esto significa que la lente todavía transmite una pequeña cantidad de luz en general.
Una lente f/2.2 tiene una pupila de entrada (el tamaño aparente de la apertura cuando se mira a través del centro de la lente) cuyo diámetro es igual a la distancia focal dividida por 2.2
La distancia focal de la lente del iPhone es de 4,1 mm, por lo que la pupila de entrada es de 1,86 mm, lo que no es difícil de lograr en un paquete pequeño. ¡Compare esto con una lente de 35 mm f/2.0 para una DSLR, que tiene una pupila de entrada de 17,5 mm de diámetro!
Aparte #1: diámetros de la pupila de entrada
A partir de lo anterior, parece ser que los ultra gran angular con distancias focales de 8 mm y f-stops de 4,0 para sensores de cámara de gran tamaño APS-C deberían tener el mismo tamaño que la lente del iPhone, ya que la pupila de entrada apenas es más grande. . Sin embargo, estas lentes son muchas, muchas veces más grandes. Para explicar por qué necesitamos profundizar un poco más en el diseño de lentes.
Para ser más preciso, utilizo el término "pupila de entrada", en lugar de "apertura física" (el orificio en el cuerpo del lente donde se encuentra el iris). El factor importante para el rendimiento de la lente no es qué tan grande es la apertura, sino qué tan grande parece ser desde el exterior. ¡El objetivo Canon 600 mm f/4 tiene una pupila de entrada de 150 mm de ancho! Sin embargo, la apertura en sí está ubicada en el medio de la lente donde claramente no hay espacio para una apertura de 150 mm.
Por lo tanto, puede leer en esto que una lente de pupila de entrada grande no tiene que ser físicamente grande, sin embargo, para que la apertura parezca tener 150 mm de ancho, la apertura en la parte frontal de la lente debe ser de al menos 150 mm. Y si nos fijamos en el Canon 600mm f/4 claro, este es el caso con un elemento frontal del tamaño de un plato de comida.
El tamaño de la pupila de entrada y el diámetro del elemento frontal están extremadamente bien correlacionados para distancias focales más largas, pero a medida que avanza en ultraanchos, la correspondencia se detiene. Nuestro objetivo de 8 mm f/4,0 debe tener un elemento frontal diminuto. La respuesta es que para que una lente sea f/4.0, el orificio físico de la lente, que parece tener 2 mm de ancho, debe ser visible desde todo el campo de visión, que es considerable; de ahí un gran elemento frontal bulboso.
Debido al sensor más pequeño, la lente del iPhone tiene un campo de visión mucho más pequeño en comparación con su distancia focal, por lo tanto, el rango de ángulos desde los que la apertura física debe ser visible es mucho más reducido, lo que permite que el elemento frontal (y por lo tanto el tamaño de la lente como un todo) sea mucho más pequeño que el de la lente APS-C.
Aparte #2: diseño de la lente de la cámara del teléfono
Tener un número f pequeño como f/2.2 no solo se asocia con lentes grandes sino también con lentes caros. Mientras que las lentes f/2 aparecen en algunas compactas, tienden a ser modelos de gama alta. Entonces, la pregunta obvia es cómo la cámara del iPhone logra aperturas relativamente grandes a un precio económico para incluirlo en un teléfono inteligente.
La respuesta a esta pregunta es que la lente está hecha de elementos plásticos asféricos. Los lentes asféricos hechos de vidrio son muy costosos de fabricar, sin embargo, la lente del iPhone es tan pequeña que se puede moldear con plástico, que es económico pero solo funciona para elementos pequeños, ya que el plástico se expandiría/contraería demasiado al calentarse cuando se amplía.
El Nokia 808 PureView es el mejor ejemplo de esto, siendo un diseño completamente asférico de cinco elementos, que costaría una fortuna absoluta fabricarlo con vidrio (si fuera posible con los procesos actuales) y supuestamente supera al Zeiss 50 f/2 (tomando el círculo de la imagen en cuenta). Consulte este enlace para obtener más información, incluida una sección transversal de la imagen de la lente que muestra el tipo de curvas con las que los diseñadores de lentes DSLR solo pueden soñar.
http://ramrao.abajirao.com/photography/nokia-800pv-lens.html (Roto. Use el enlace Wayback Machine )
Los valores F son relativos a la distancia focal; el tamaño de apertura absoluto de una lente f/2.2 es 1/2.2 veces la distancia focal de la lente. Las cámaras de los teléfonos celulares tienen sensores diminutos y, por lo tanto, grandes factores de recorte: sus distancias focales suelen ser de solo unos pocos milímetros. Incluso con una apertura relativa grande, el tamaño absoluto de la apertura es solo uno o dos milímetros.
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